【０００１】
【産業上の利用分野】
ＬＥＤは電力損失が小さく発熱が少ないうえ、多彩な色のＬＥＤ素子が得られるので、それらを組み合わせることにより任意の色彩の照明が可能になる。一般家庭用の照明を始め、科学検査装置用、工業用特殊光源商店やファッション展示用照明、車両用室内灯およびテールランプ、アウトドアー用携帯用照明など、その省電力性および多色性などの特徴を生かして、今までになかった光源として、新しい用途と応用が期待される新しい光源素子である。
【０００２】
【従来の技術】
従来の照明は歴史的に、家庭用、業務用として長い間タングステン電球、蛍光灯が主に使用されており、現在まで引き継がれている。また、自動車用ヘッドランプや工業用特殊光源のように特別に高光度を必要とする分野ではハロゲンやＨＩＤランプなどが使用されている。しかし、これらのものは消費電力が大きく、発熱などの問題があるうえ、発光色としては、単色もしくは単純な数種類の色彩に限られていた。
ＬＥＤを照明に利用する試みは行われているが、照明用としてはまだそれほど輝度が高くないので、従来の照明をすぐに置き換えて行くまでには至っていない。またこれらの試みは、蛍光灯など従来の照明を置き換えることに主眼が置かれているため、単色の特に白色光に重点が置かれており、その特長である省電力と高演色性などを生かした用途での提案は少なく、なかなか普及するに至っていない。
【０００３】
【考案が解決しようとする課題点】
一般的に照明に求められる特性としては、明るさに対する低消費電力性と、種々の環境や状況に対応できる照明を実現できる高演色性などが要求される。ＬＥＤ素子は原理的に低消費電力で、発熱が非常に少ないうえ、多彩な色彩のものが得られるので、次世代の照明素子の本命として期待されている。ＬＥＤは照明素子としては明るさの点では今のところ既存の照明に比べ劣っていることから、それほどのインパクトはないが、日進月歩で高輝度への改良が行われており、近い将来主要な照明素子になると思われる。また、従来の照明は数種類の単色の照明はあったが、任意の色彩の照明を実現することはできなかった。
このようにＬＥＤを照明素子として使用することにより、省電力で演色性の高い照明が実現できる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
ＬＥＤは基本的に電流動作素子で、ＬＥＤダイオードの順方向電圧とそれに流す電流を乗じて算出される電力で発光するので、光度不足の問題は直列に多数個接続することにより改善される。図１に示すように複数個直列に接続されたダイオードにかかる電圧を１００Ｖとし、それに流す電流が２０ｍＡとすると、２Ｗで１つのユニットができる。要求される照度は必要に応じてこのユニット単位で増設することにより解決でき、低消費電力の照明が実現できる。またフルカラー照明としては、３色で６ワットのユニットを単位として、必要に応じて増設すればよい。
本考案では、図１のような回路構成により、５赤ＬＥＤ（Ｒ）、６緑ＬＥＤ（Ｇ）、７青ＬＥＤ（Ｂ）三原色のＬＥＤを図４のように各色が物理的に均等になるように配置し、各色毎に流す電流を９、１０、１１の調光可変抵抗で夫々別々に調整することにより光量を調整し、丁度絵具を混ぜ合わせるように、各色の光を調合し、任意の色彩の演色性の高い照明を実現できる。
また、各ＬＥＤから出た光はそのままでは夫々に一定距離の所に焦点を結んでしまい、球模様の照明になってしまうので、図５のようにＬＥＤから出た光を一旦、２１光乱反射用ガラスまたはアクリル板を通した後、２２ガラスまたはプラスチック外装でその光を混合することにより均一で多彩な色の照明を実現できる。
【０００５】
【作用と実施例】
次に、本考案の実施例について説明する
【０００６】
第１例
図１では１ＡＣ電源１００Ｖをダイオード・ブリッジで直接整流し、５赤色ＬＥＤ、６緑色ＬＥＤ、７青色ＬＥＤを夫々５０個ずつ直列に接続し、各色毎に設けた電流調整用の可変抵抗器（９、１０、１１）を各色毎に夫々調整することにより、任意の色彩の照明を実現している。３全体調光可変抵抗は照明全体の調光を行い、４電流制限抵抗器は各色の調光可変抵抗が最小（ゼロ）の場合にもＬＥＤの最大定額を超えないよう挿入する。
【０００７】
第２例
電源が直流電源の場合で、実施例１と同様に各色のＬＥＤを直列に接続することまでは同様であるが、各色の調光用の電流調整はＦＥＴなどのスイッチ素子を使用し、そのＯＮ−ＯＦＦ時間を各色毎に、図３の１８、１９のＰＷＭ信号（パルス幅変調）によりゲートをコントロールすることにより、電力損失の非常に少ない調光と色のコントロールができる。ＰＷＭ信号の周期（Ｔ）は、光のチラツキをなくすため１０ｍＳ、即ち周波数では１００Ｈｚ以上が望ましい。このような構成により、第１例と同様のフルカラーの照明が実現できる。
【０００８】
【考案の効果】
以上の例のように、赤、緑、青３色のＬＥＤを多数個直列に接続し、それらに流す電流を個々に調整することにより、電力損失が少なく、連続的に色彩を変えることのできる照明装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】フルカラーＬＥＤ照明回路図
【図２】ＰＷＭロントロールによるＬＥＤ照明回路図
【図３】ＰＷＭ信号
【図４】ＬＥＤ配置図
【図５】光の乱反射による色の混合
【符号の説明】
１はＡＣ電源 ２は整流器 ３は全体調光可変抵抗器
４は電流制限抵抗器 ５は赤色ＬＥＤ ６は緑色ＬＥＤ
７は青色ＬＥＤ ８は赤色調光可変抵抗
９は緑色調光可変抵抗 １０は青色調光可変抵抗
１１は直流電源 １２は赤色調光ＦＥＴ
１３は緑色調光ＦＥＴ １４は青色調光ＦＥＴ
１５は赤色用ＰＷＭ信号 １６は緑色用ＰＷＭ信号
１７は青色用ＰＷＭ信号 １８はＰＷＭ信号１
１９はＰＷＭ信号２ ２０は光
２１は光乱反射用ガラスまたはアクリル板
２２はガラスまたはプラスチック外装[0001]
[Industrial applications]
Since LEDs have low power loss and low heat generation, and can provide LED elements of various colors, illumination of an arbitrary color can be achieved by combining them. Its features such as low power consumption and multi-coloring, such as general home lighting, scientific inspection equipment, industrial special light source store and fashion exhibition lighting, vehicle interior and tail lamps, and outdoor portable lighting. It is a new light source element that is expected to have new uses and applications as a light source that has never existed before.
[0002]
[Prior art]
Traditionally, tungsten lamps and fluorescent lamps have been used for a long time for home and business use, and have been handed down to date. Further, halogens, HID lamps, and the like are used in fields requiring special high luminous intensity, such as headlamps for automobiles and special light sources for industrial use. However, these devices have high power consumption, have problems such as heat generation, and have been limited to a single color or a simple variety of colors as emission colors.
Attempts have been made to use LEDs for lighting, but the brightness has not yet been so high for lighting, and it has not yet been possible to immediately replace conventional lighting. In addition, since these efforts focus on replacing conventional lighting such as fluorescent lamps, the emphasis is on single color, especially white light, and it takes advantage of its features such as power saving and high color rendering. There are few proposals for such applications, and it has not yet spread.
[0003]
[Issues to be solved by the invention]
In general, characteristics required for lighting include low power consumption with respect to brightness, and high color rendering properties capable of realizing lighting that can respond to various environments and situations. LED elements have low power consumption in principle, generate very little heat, and can be obtained in a variety of colors. Therefore, they are expected to be the favorite of next-generation lighting elements. LEDs are not as effective as existing lighting in terms of brightness as of now, so there is not much impact on them. It seems to be an element. In addition, although there were several types of single-color illumination in the conventional illumination, illumination of any color could not be realized.
By using the LED as the lighting element in this manner, it is possible to realize lighting with low power consumption and high color rendering.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The LED is basically a current-operated element, and emits light with power calculated by multiplying the forward voltage of the LED diode by the current flowing therethrough. Therefore, the problem of insufficient luminous intensity is improved by connecting a large number of LEDs in series. As shown in FIG. 1, when a voltage applied to a plurality of diodes connected in series is 100 V and a current flowing through the diodes is 20 mA, one unit can be formed at 2 W. The required illuminance can be solved by increasing the number of units as needed, and low power consumption lighting can be realized. In addition, as full-color illumination, a unit of three colors and 6 watts may be added as needed.
In the present invention, with the circuit configuration as shown in FIG. 1, the five primary LEDs (R), the six green LEDs (G), and the seven blue LEDs (B) have the same primary color as shown in FIG. And adjust the amount of light by separately adjusting the current flowing for each color with 9, 10, and 11 variable dimming resistances, and mix the light of each color just like mixing the paints. Lighting with high color rendering properties can be realized.
In addition, since the light emitted from each LED is focused on a certain distance as it is, resulting in illumination of a spherical pattern, the light emitted from the LED is temporarily reflected by 21 light as shown in FIG. After passing through the glass or acrylic plate, the light can be mixed with a 22 glass or plastic exterior to achieve uniform and colorful illumination.
[0005]
[Action and Example]
Next, an embodiment of the present invention will be described.
First Example In FIG. 1, a 100 V AC power supply is directly rectified by a diode bridge, and 50 red LEDs, 6 green LEDs, and 7 blue LEDs are connected in series, each of which is a variable resistor for current adjustment provided for each color. By adjusting the containers (9, 10, 11) for each color, illumination of an arbitrary color is realized. (3) The dimming variable resistor controls the entire lighting, and (4) the current limiting resistor is inserted so that the LED does not exceed the maximum fixed amount of the LED even when the dimming variable resistor of each color is minimum (zero).
[0007]
The second example is a case where the power supply is a DC power supply, and the same as in the first embodiment until the LEDs of each color are connected in series, but the current adjustment for dimming of each color uses a switch element such as an FET. By controlling the ON-OFF time for each color by the PWM signal (pulse width modulation) 18 and 19 in FIG. 3, dimming and color control with very little power loss can be performed. It is desirable that the period (T) of the PWM signal is 10 ms, that is, the frequency is 100 Hz or more in order to eliminate flicker of light. With such a configuration, full-color illumination similar to the first example can be realized.
[0008]
[Effect of the invention]
As in the above example, by connecting a large number of red, green, and blue LEDs in series and individually adjusting the current flowing therethrough, the power loss is small and the color can be continuously changed. A lighting device can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a full-color LED lighting circuit diagram. FIG. 2 is an LED lighting circuit diagram using a PWM front control. FIG. 3 is a PWM signal. FIG. 4 is an LED layout diagram. FIG. 5 is a mixture of colors due to irregular reflection of light.
1 is an AC power supply 2 is a rectifier 3 is an overall dimming variable resistor 4 is a current limiting resistor 5 is a red LED 6 is a green LED
7 is a blue LED 8 is a red dimming variable resistor 9 is a green dimming variable resistor 10 is a blue dimming variable resistor 11 is a DC power supply 12 is a red dimming FET
13 is a green light control FET 14 is a blue light control FET
15 is a red PWM signal 16 is a green PWM signal 17 is a blue PWM signal 18 is a PWM signal 1
19 is a PWM signal 2 20 is light 21 is glass for diffuse reflection or acrylic plate 22 is glass or plastic exterior
